TWI503367B - 應用於半導體組裝之黏著薄膜，以及結合該黏著薄膜之切割黏著晶粒薄膜與半導體封裝 - Google Patents

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Description

應用於半導體組裝之黏著薄膜，以及結合該黏著薄膜之切割黏著晶粒薄膜與半導體封裝
本發明係關於黏著薄膜，特別的是可應用於半導體的封裝過程之黏著薄膜。
近年來將黏著薄膜應用於半導體製造與封裝的技術愈來愈受人注意。舉例來說，黏著薄膜可作為切割薄膜(dicing film)的一部分，該切割薄膜在半導體晶片(semiconductor chip)製作過程中固定半導體晶圓(semiconductor wafer)以利切割。將黏著薄膜應用在半導體封裝最典型的過程為，將切割薄膜輾壓於半導體晶圓上，接著進入晶圓切割。晶圓切割過程是將半導體晶圓切成單獨的半導體元件(semiconductor devices)，也就是晶片(chip)。切割過程之後接著進行擴展過程(expanding process)、挑選過程(pick up process)與黏晶(die attaching)等過程。
黏著薄膜於半導體製造上的應用可延伸作為切割黏著晶粒薄膜(dicing die bonding film)的一部份，該切割黏著晶粒薄膜為一種包含切割與晶粒黏著功能(也就是黏晶(die attach))的結合薄膜(integrated film)。然而，這樣的過程，必須確保輾壓於黏著層的晶粒能完全被取出，像是從感壓黏著層(pressure sensitive adhesive layer)上移除。因此，為了將晶粒從感壓黏著層移除，晶粒與黏著層必須非常緊密。進一步而言，用於黏著晶粒薄膜的黏著薄膜必須更為可靠，例如：增加黏著薄膜之抗張強度(tensile strength)。
本發明係相關於半導體封裝過程中黏著薄膜之成份，其與用於半導體封裝所用之切割黏著晶粒薄膜相關，並可克服目前相關技術中的限制與缺點。
本發明的特點在於半導體封裝過程中，可提供一黏著薄膜，其可應用於黏著晶粒薄膜，使其展現較強的抗張強度。
本發明的另一特點在於半導體封裝過程中，提供一黏著薄膜，其可應用於黏著晶粒薄膜，其對半導體晶粒具良好黏著性，並且可從緊鄰的黏著層中有效分離。
上述之特點可藉由以下所述所組成的黏著薄膜來達成，該黏著薄膜之成分包含具一個以上之羥基、羧基或環氧基的彈性樹脂、具攝氏負十度到正兩百度玻璃轉移溫度的薄膜形成樹脂、環氧樹脂、酚類固化劑、固態催化劑、固化前添加劑、矽烷偶合劑和填充物。
此黏著薄膜也需要一些有機溶劑。彈性樹脂佔整個組成份總重量的重量百分比5到75、薄膜形成樹脂佔10到60、環氧樹脂佔10到60、酚類固化劑佔5到30、固態催化劑佔0.01到5、固化前添加劑佔0.01到30、矽烷偶合劑佔0.01到10、以及填充物佔0.1到60。
彈性樹脂的平均分子量約莫500到5,000,000道爾吞(molecular)。薄膜形成樹脂可包含一個以上的酚類樹脂(phenol resin)或苯氧基樹脂(pheneoxy resin)，也可具有一個以上的羥基、環氧基、一個苯氧基(phenoxy group)或一個烷基(alkyl group)，其平均分子量約莫200到300,000道爾吞。環氧樹脂(epoxy resin)可包含一個以上的雙酚環氧樹脂(bisphenol epoxy resin)、酚醛環氧樹脂(phenol novolac epoxy resin)、鄰甲酚醛環氧樹脂(ortho－cresol novolace poxy resin)、多功能環氧樹脂(a multi－functional epoxy resin)、胺環氧樹脂(amine epoxy resin)、雜環環氧樹脂(heterocyclic epoxy resin)、被替代的環氧樹脂(substituted epoxy resin)或者萘酚環氧樹脂(naphthol epoxy resin)。酚類固化劑包含一個以上的酚醛樹脂(phenol novolac resin)、酚醚樹脂(xylok resin)、丙二酚醛樹脂(bisphenol A novolac resin)、甲酚醛樹脂(cresol novolac resin)。固態催化劑包含一個以上的三聚氰胺類型催化劑(melamine－type catalyst)，咪唑類型催化劑(imidazole－type catalyst)或者三苯膦類型催化劑(triphenylphosphine－type catalyst)。
固化前添加劑包含一異氰酸酯(isocyanate)。該固化前添加劑包含一或多個下面所述之異氰酸酯：4,4’－二苯基甲烷二異氫酸酯(4,4'－diphenylmethane diisocyanate)、三氯乙烯二異氫酸酯(trilene diisocyanate)、二甲苯二異氫酸酯(xylene diisocyanate)、4,4’－二苯醚二異氫酸酯(4,4'－diphenylether diisocyanate)、4,4’－[2,2－雙(4－苯氧基苯基丙酮)二異氫酸酯]{4,4'－[2,2－bis(4－phenoxyphenylpropane)]diisocyanate}、六亞甲基二異氰酸酯(hexamethylene diisocyanate)、4,4’－二環己基甲烷二異氰酸酯(4,4'－dicyclohexylmethane diisocyanate)、2,4’－二環己基甲烷二異氰酸酯(2,4'－dicyclohexylmethane diisocyanate)、2,2,4－三甲基六亞甲基二異氰酸酯(2,2,4－trimethyl－hexamethylene diisocyanate)、二異氰酸異佛爾酮(isophorone diisocyanate)、離胺酸二異氰酸酯(lysine diisocyanate)、環己基甲烷二異氰酸酯(cyclohexylmethane diisocyanate)、1,6－六亞甲基二異氰酸酯(1,6－hexamethylene diisocyanate)、由二異氰酸酯或三異氰酸酯與多元醇(polyol)反應後的產物。
固化前添加劑可含胺(amine)。該固化前添加劑包含一個以上下面所述之胺類：二乙烯三胺(diethylene triamine)、三乙烯四胺(triethylene tetramine)、二乙基胺基丙基胺(diethylaminopropylamine)、孟烯二胺(menthane diamine)、N－胺乙基對二氮己環(N－aminoethyl piperazine)、間二甲苯二胺(m－xylene diamine)、或異佛爾酮雙胺(isophorone diamine)。
矽烷偶合劑包含一個以上的含胺硅烷(amine－containing silane)、含環氧基硅烷(epoxy－containing silane)或含硫醇基硅烷(mercapto－containing silane)。而填充物為球狀或非固定形狀之無機填充物質，成分為金屬或無金屬物質，大小約莫5奈米(nm)到20微米(μm)。
黏著層可進一步包含離子淨化劑(ion scavenger)，而此離子淨化劑包含一個以上的三嗪硫醇化合物(triazine－thiol compound)、鋯化合物(zirconium compound)、銻鉍化合物(antimony－bismuth compound)或鎂鋁化合物(magnesium－aluminum compound)。離子淨化劑佔總成份的重量百分比0.1到5。
本發明之特點與優點可藉提供一切割黏著晶粒薄膜而實現。此切割黏著晶粒薄膜包含基膜(base film)、第一層感壓黏著層、黏著薄膜，第一層感壓黏著層位於基層與黏著層間。黏著薄膜其成份為包含一個以上之羥基、羧基或環氧基的彈性樹脂，具攝氏負十度到正兩百度玻璃轉移溫度的薄膜形成樹脂，環氧樹脂，酚類固化劑，固化催化劑，固化前添加劑，矽烷偶合劑和填充物。
本發明之特點與優點可運用於半導體封裝，包含半導體元件、黏著薄膜、基板，黏著薄膜位於半導體元件與基板之間。黏著薄膜其成份為包含一個以上之羥基、羧基或環氧基的彈性樹脂，具攝氏負十度到正兩百度玻璃轉移溫度的薄膜形成樹脂，環氧樹脂，酚類固化劑，固化催化劑，固化前添加劑，矽烷偶合劑和填充物。
本發明之特點與優點可提供一半導體元件包裝之方法，包含將切割黏著晶粒薄膜黏附至半導體晶圓上，當半導體晶圓黏附切割黏著晶粒薄膜黏時，切割半導體晶圓而分開半導體元件；當黏著薄膜從切割黏著晶粒薄膜分開時，則半導體元件即與切割黏著晶粒薄膜分開。此時黏著薄膜仍與半導體元件接觸，而半導體元件接觸基板，則黏著薄膜位於半導體元件與基板之間。此黏著薄膜其成份為包含一個以上之羥基、羧基或環氧基的彈性樹脂、具攝氏負十度到正兩百度玻璃轉移溫度的薄膜形成樹脂、環氧樹脂、酚類固化劑、固化催化劑、固化前添加劑、矽烷偶合劑和填充物。
實施例可藉由之後的簡圖詳細敘述，然而它們可經由不同的形式展現且不侷限於此。經這些實施例可完全充分地表達本發明，並可提供相關技術完整的發明範圍。
圖中，關於薄膜層的尺寸與範圍，在圖解中為了清楚地解釋而有些誇大。但可因此瞭解薄膜層與原料如何在另一薄膜層或基板上，是在薄膜層、基板上或是薄膜層之間。更進一步可瞭解其中一個薄膜層在另一薄膜層之下，是直接的或是在多個薄膜層之間。此外，也可解釋薄膜層如何存在兩個薄膜層之間，是一層或是多層在其間，從頭到尾利用數字相對應於所用之薄膜元素。
於此所表示之「至少一」、「一個以上」、和「並且/或者」開放的做為連接和分離的表示。例如：「至少一個A和B和C」、「至少一個A或B或C」、「一個以上的A和B和C」、「一個以上的A或B、或C」、「A、B並且/或者C」包含以下的涵義：單獨A、單獨B、單獨C、含A跟B、含A跟C、含B跟C、ABC三個都有。進一步而言，這些表示並無限制，除非這些組合明確地以「包括」一詞作為限制。例如：以「至少一個A和B和C」作為表示，其意思為具有n個成分，且n大於3。而「從包含ABC中至少挑選一個」的意義則完全不同。
在此所用的「或」(or)不是「純粹的或」，除非用「任何一個」(either)這個連接詞做表達。例如：「A或B或C」包含單獨A、單獨B、單獨C、A跟B、A跟C、B跟C、ABC三個都有，若表達成「任何一個A或B或C」則包含單獨A、單獨B、單獨C但不包括A跟B、A跟C、B跟C、ABC三個都有。
圖1A與1B利用一個實施例解釋半導體元件封裝範例方法的各個階段，在此半導體晶圓會被切割，而單獨的半導體元件，即晶粒，則利用切割黏著晶粒薄膜黏著在基板上。
參照圖1A與1B，半導體晶圓100上可封裝數層元件，像是記憶體裝置(memory devices)、微處理器(microprocessors)等。為了封裝這些元件，將半導體晶圓100沿著所劃之線分割成數個晶粒100a。而此切割過程包含將切割黏著晶粒薄膜101輾壓至整個未切割的晶圓100上，此切割黏著晶粒薄膜包含切割薄膜125與介質黏著層(intermediate adhesive layer)105。切割黏著晶粒薄膜101上的黏著層105可利用說明書中有關黏著薄膜的成份製成。
切割薄膜125包含了感壓黏著層(PSA layer)115和基膜120。感壓黏著層115可以是一非固化薄膜(non－curing film)或紫外線固化薄膜(UV－curing film)。基膜120可以是氯乙烯薄膜(vinylchloride film)像是聚氯乙烯(PVC)或聚烯烴(polyolefin)。在實作上，切割薄膜125可藉由輾壓感壓黏著層115與基膜120而製成。
切割黏著薄膜101可藉由黏著薄膜105與半導體晶圓100接觸，而感壓黏著層115與黏著薄膜105接合。
以上所述，晶圓封裝需藉由尚未切割的晶圓100結合切割黏著晶粒薄膜101而完成，而切割黏著晶粒薄膜101中所包含的黏著薄膜105成份則依照此說明書所製。
切割的過程中會將晶圓100分離成數個晶粒100a，而黏著層105分離成數個相對應於100a的105a，在此將切割後的切割黏著晶粒薄膜101’上的黏著層標示為105a。同樣的，切割薄膜125被分割成數個125’，而其所包含的感壓黏著層115與基膜120分割成數個115a與120a，切割的過程結束後，晶圓100/晶粒100a分別附著在切割黏著晶粒薄膜101/101’上。
根據圖1B，單獨的晶粒100a要從切割黏著晶粒薄膜101’移除。此過程可暴露於紫外光的照射，紫外光可將感壓黏著層115a固化成115a’而降低其黏著性。特別的是，固化後的感壓黏著層115a’相較於非固化的感壓黏著層115a，其黏附力顯著的下降，這樣，在挑選單獨晶粒100a的過程中，晶粒黏著層105a仍附著於晶粒上100a，而與固化的感壓黏著層115a’分離。因此分離出的晶粒100a具有晶粒黏著層105a以利接下來固定在基板130上，也因為晶粒黏著層105a使得分離出的晶粒100a可單獨附著在基板130。使接下來架線(wiring)、與封膠(encapsulation)等過程能更為順利。
黏著層105可藉由此說明書中所述之黏著薄膜製成，詳細成份如下。
根據此說明書，此黏著薄膜包含彈性樹脂、薄膜形成樹脂、環氧樹脂、酚類固化劑、固化催化劑、固化前添加劑、矽烷偶合劑、填充物和有機溶劑。
彈性樹脂(elastomer resin)可為薄膜形成橡膠(film－forming rubber)。此彈性樹脂可包含一個以上之羥基、羧基、或環氧基，其平均分子量大約500到5,000,000道爾吞。此彈性樹脂可包含一個以上的丙烯腈彈性體(acrylonitrile elastomer)、丁鄰二烯彈性體(butadiene elastomer)、苯乙烯彈性體(styrene elastomer)、丙烯酸彈性體(acryl elastomer)、異戊二烯彈性體(isoprene elastomer)、乙烯彈性體(ethylene elastomer)、丙烯彈性體(propylene elastomer)、聚氨酯彈性體(polyurethane elastomer)或者硅樹脂彈性體(silicone elastomer)。彈性樹脂佔整個黏著薄膜總組成份總重量的重量百分比5到75。
薄膜形成樹脂可促進黏著薄膜的形成。薄膜形成樹脂具有玻璃轉移溫度約攝氏負十度到正兩百度。薄膜形成樹脂可包含一個以上之酚樹脂或含苯氧基的樹脂。薄膜形成樹脂可包含一個以上的羥基、環氧基、苯氧基或烷基。薄膜形成樹脂平均分子量大約200到300,000道爾吞。黏著薄膜成分佔整個薄膜形成樹脂總重量的重量百分比10到60，根據彈性樹脂的重量，亦即每100份重量的彈性樹脂，黏著薄膜成分包含約10到60份重量的膜形成樹脂。
薄膜形成樹脂可包含對苯二酚(hydroquinone)的骨架、2－溴氫醌(2－bromohydroquinone)、苯二酚(resorcinol)、兒茶酚(catechol)、雙酚A(bisphenol A)、雙酚F(bisphenol F)、雙酚AD(bisphenol AD)、雙酚S(bisphenol S)、4.4'－二羥基聯苯(4.4'－dihydroxybiphenyl)、雙(4－羥基苯)乙醚(bis(4－hydroxyphenyl)ether)、一個酚基(phenol group)、一個甲酚(cresol group)、一個甲酚醛(cresol novolac group)，且/或一個florene group，而在florene group的骨架中，可被取代為一個烷基(alkyo gorup)、一個芳香族羥基(aryl group)、一個羥甲基(methyloy group)、一個烯丙基(allyl group)、一個環脂肪族(cyclic aliphatic group)、鹵素(halogen)，並且/或者一個硝基(nitro group)。在實作上，雙酚中央的碳原子可被取代為一個直鏈烷基(straight－chained alkyl group)、一個分支烷基(branched alkyl group)、一個烯丙基、一個被替代的烯丙基、一個環脂肪族、或一個烷氧碳基(alkosy carbonyl group)。
環氧樹脂具有固化與黏著的能力。根據黏著薄膜的形狀，環氧樹脂可以是固態的或是帶有一個以上官能基的似固態樹脂。環氧樹脂可包含一個以上的雙酚環氧樹脂、酚醛環氧樹脂、鄰甲酚醛環氧樹脂、多功能環氧樹脂、胺環氧樹脂、雜環環氧樹脂、被替代的環氧樹脂或者萘酚環氧樹脂，以上可單獨使用或是合併一個以上其他環氧樹脂使用。根據彈性樹脂的重量，環氧樹脂佔整個黏著薄膜總組成份總重量的重量百分比10到60。
酚類固化劑具有一個以上之雙酚A樹脂、雙酚F樹脂、雙酚S樹脂、酚醛樹脂、酚醚樹脂、丙二酚醛樹脂、甲酚醛樹脂或一多功能酚樹脂(multi－functional phenol resin)，像是日本Meiwa Plastic Industries公司的產品MEH－7500即是。以上可單獨使用或是合併一個以上的其他酚類固化劑使用。酚類固化劑可以是一個分子包含兩個以上酚羥基(phenolic hydroxyl group)的化合物，並且暴露在溼氣中具有較高的抗電解腐蝕性(electrolytic corrosion resistance)。根據彈性樹脂的重量，酚類固化劑佔整個黏著薄膜總組成份總重量的重量百分比5到30。
固化催化劑的功能在於縮短固化時間以便在半導體製程中環氧樹脂能完全固化。固化催化劑包含一個以上的三聚氰胺類型催化劑、咪唑類型催化劑、或者三苯膦類型催化劑，以上可單獨使用或是合併一個以上其他固化催化劑使用。根據彈性樹脂的重量，固化催化劑佔整個黏著薄膜總組成份總重量的重量百分比0.01到5。
固化前添加劑可在製造黏著薄膜125時做固化前處理。固化前添加劑可增加黏著薄膜125的張力與硬度，在薄膜製造過程中黏著薄膜的成分可透過固化前處理使得薄膜的伸長率(elongation)減少。固化前添加劑可包含異氰酸樹脂，異氰酸樹脂包含一個以上官能基，可在前處理過程中增加黏著薄膜125的硬度與降低其伸長率。固化前添加劑可包含胺基樹脂，其相較於環氧樹脂與酚樹脂而言固化地較快。根據彈性樹脂的重量，固化前添加劑佔整個黏著薄膜總組成份總重量的重量百分比0.01到30。若不打算憑藉著一般結合的理論，黏著薄膜成份中的羥基會與異氰酸酯類的固化前添加物或胺基類的固化前添加物反應，而使得黏著薄膜125具有出色的材料特性。
異氰酸酯類(isocyanate－type)的固化前添加物可包含芳香族二異氰酸酯(aromatic isocyanates)，像是4,4’－二苯基甲烷二異氫酸酯、三氯乙烯二異氫酸酯、二甲苯二異氫酸酯、4,4’－二苯醚二異氫酸酯、4,4’－[2,2－雙(4－苯氧基苯基丙酮)二異氫酸酯]；或非芳香族二異氰酸酯，像是六亞甲基二異氰酸酯、4,4’－二環己基甲烷二異氰酸酯、2,4’－二環己基甲烷二異氰酸酯、2,2,4－三甲基六亞甲基二異氰酸酯、二異氰酸異佛爾酮、離胺酸二異氰酸酯；或是其他非芳香族二異氰酸酯，像是環己基甲烷二異氰酸酯、1,6－六亞甲基二異氰酸酯。進一步可使用固化前添加劑將二異氰酸酯或三異氰酸酯與多元醇進行反應以產生修飾的異氰酸酯化合物。此固化前添加劑可單獨使用或是合併一個以上其他的固化前添加劑使用。
胺基類固化前添加劑可包含一個以上的二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙基胺基丙基胺、孟烯二胺、N－胺乙基對二氮己環、間二甲苯二胺或異佛爾酮雙胺，此固化前添加劑可單獨使用或是合併一個以上其他的固化前添加劑使用。
矽烷偶合劑可藉由無機有機的化學結合進而增加無機材料(像是二氧化矽)與有機材料的黏著性。根據彈性樹脂的重量，矽烷偶合劑佔整個黏著薄膜總組成份總重量的重量百分比0.01到10。
矽烷偶合劑可以具有含環氧的化合物，像是(3,4－epoxycyclohexyl)－ethyltrimethoxy silane、3－glycidoxytrimethoxy silane和3－glycidoxypropyltriethoxy silane。矽烷偶合劑可以具有含胺基的化合物，像是N－(2－aminoethyl)－3－aminopropylmethyldimethoxy silane、N－(2－aminoethyl)－3－aminopropyltrimethoxy silane、N－(2－aminoethyl)－3－aminopropyltriethoxy silane、3－aminopropyl－trimethoxy silane、3－aminopropyltriethoxy silane、3－triethoxy－N－(1,3－dimethylbutylidene)propylamine和N－phenyl－3－aminopropyl－trimethoxy silane。矽烷偶合劑可以具有含硫醇基的化合物，像是3－mercaptopropylmethyldimethoxy silane或3－mercaptopropyltriethoxy silane。烷偶合劑也同樣是可以具有含異氰酸酯的化合物，像是3－isocyanatepropyltriethoxy silane。此矽烷偶合劑可單獨使用或是合併一個以上其他的矽烷偶合劑使用。
填充物可包含無機或是有機的填充物。無機的填充物包含一些金屬物質像是金粉、銀粉、銅粉或鎳粉，和一些非金屬物質像是氧化鋁(slumina)跟其他的氧化鋁、氫氧化鋁(aluminum hydroxide)、氫氧化鎂(magnesium hydroxide)、碳酸鈣(calcium carbonate)、碳酸鎂(magnesium carbonate)、,矽酸鈣(calcium silicate)、矽酸鎂(magnesium silicate)、氧化鈣(calcium oxide)、氧化鎂(magnesium oxide)、氮化鋁(aluminum nitride)、二氧化矽(silica)、氮化硼(boron nitride)、二氧化鈦(titanium dioxide)、玻璃、氧化鐵(iron oxide)或陶瓷。有機的填充物包含碳、橡膠或聚合物。在實作中，球狀的或非固定形狀之無機填充物，其大小約為5奈米(nm)到20微米。根據彈性樹脂的重量，填充物佔整個黏著薄膜總組成份總重量的重量百分比0.1到60。
有機溶劑可在製造黏著薄膜125時降低黏著薄膜125的黏性。有機溶劑包含甲苯(toluene)、二甲苯(xylene)、丙二醇甲醚醋酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate)、苯(benzene)、丙酮(acetone)、甲基乙基酮(methylethylketone)、四氫呋喃(tetrahydrofuran)、二甲基甲醯胺(dimethylformamide)或環己酮(cyclohexanon)。
黏著薄膜中添加有機溶劑可做為平衡，並非黏著薄膜成分中剩餘的部份。根據彈性樹脂的重量，有機溶劑佔整個黏著薄膜總組成份總重量的重量百分比100到1000。
黏著薄膜可進一步包含離子淨化劑，可用來吸附離子雜質，進而可降低或消除因為黏著薄膜125暴露在溼氣中所產生降解電子絕緣材料特性的離子。此離子淨化劑包含無機的吸附劑像是三嗪硫醇化合物、鋯化合物、銻鉍化合物或鎂鋁化合物。根據彈性樹脂的重量，離子淨化劑佔總成份的重量百分比0.01到5。
實施範例中特別的實作將會藉由下述的例子敘述。這些例子除了作為解釋之外，並不對當前之發明有所限制。
【實施例】
所列成份放入一公升圓柱型燒瓶，帶有一根高速攪拌棒，並在每分鐘4000轉的速度下快速攪拌均勻，藉此形成一化合物。接著使用球磨機將此化合物磨成粉狀進行兩次以上。接著使用50微米的過濾膜(capsule filter)過濾，接著製成20微米厚的的黏著薄膜。此黏著薄膜於攝氏90度乾燥20分鐘，接著放於攝氏40度3天。在以下的實施例中，環氧樹脂/固化劑的比例約為1.0。
實施例1：建構一黏著薄膜 (a)400公克含一個羧基和羥基的彈性樹脂。(b)60公克具有一個雙酚A和雙酚F的薄膜形成樹脂。(c)60公克的甲酚醛環氧樹脂。(d)33公克的酚醛固化劑(phenol novolac curing agent)。(e)0.6公克的咪唑固化催化劑(imidazole curing catalyst)。(f)7公克的含有修飾的二異氰酸甲苯的固化前添加劑。(g)0.5公克的硫醇基矽烷偶合劑和0.5公克的環氧基矽烷偶合劑20公克非晶態之二氧化矽。
實施例2：建構一黏著薄膜 (a)400公克含一個羧基和羥基的彈性樹脂。(b)60公克含一個羧基和羥基的薄膜形成樹脂。(c)60公克的甲酚醛環氧樹脂。(d)40公克的酚醚固化劑。(e)0.1公克的咪唑固化催化劑。(f)3公克含修飾之烷基異氰酸酯三亞甲基丙酸(modified alkylisocyanate trimethylolpropane)的固化前添加劑。(g)1公克由環氧氣丙烷(epichlorohydrin)和methyloxylenediamine反應完的的環氧基添加劑，並可對含羧基的彈性體做固化前處理。(h)0.5公克的硫醇基矽烷偶合劑和0.5公克的環氧基矽烷偶合劑(i)20公克非晶態之二氧化矽。
實施例3：建構一黏著薄膜 (a)400公克含一個羧基和羥基的彈性樹脂。(b)60公克含一個羧基和羥基的彈性樹脂。(c)60公克的甲酚醛環氧樹脂。(d)40公克的酚醚固化劑。(e)0.1公克的咪唑固化催化劑。(f)3公克二(環戊二烯)雙酚氰酸酯(dicyclopentadienyl bisphenol cyanate ester)，其具有芳香族或非芳香環的異氰酸酯固化前添加劑。(g)1公克由環氧氯丙烷和methyloxylenediamine反應完的環氧基添加劑，並可對含羧基的彈性體做固化前處理。(h)0.5公克的硫醇基矽烷偶合劑和0.5公克的環氧基矽烷偶合劑(i)20公克非晶態之二氧化矽。
實施例4：建構一黏著薄膜 (a)300公克含有環氧基的彈性樹脂。(b)100公克含雙酚A與雙酚F的薄膜形成樹脂。(c)80公克的甲酚醛環氧樹脂和10公克的萘酚環氧樹脂。(d)36公克的多功能的固化劑。(e)0.6公克的咪唑固化催化劑。(f)2公克的胺纇固化前添加劑。(g)0.5公克的硫醇基矽烷偶合劑和0.5公克的環氧基矽烷偶合劑(h)20公克非晶態矽之二氧化矽
實施例5：建構一黏著薄膜 (a)100公克含一個羧基和羥基的丙烯酸彈性樹脂和300公克的含環氧基的丙烯酸彈性體(b)60公克含雙酚A與雙酚F的薄膜形成樹脂。(c)80公克的甲酚醛環氧樹脂。(d)65公克的酚醚固化劑。(e)0.6公克的咪唑固化催化劑。(f)3公克的烷胺類固化前添加劑。(g)0.5公克的硫醇基矽烷偶合劑和0.5公克的環氧基矽烷偶合劑(h)20公克非晶態之二氧化矽。
實施例6：建構一黏著薄膜 (a)100公克含環氧基的丙烯酸彈性樹脂和300公克的含環氧基的丙烯酸彈性體。(b)60公克含雙酚A與雙酚F的薄膜形成樹脂。(c)80公克的甲酚醛環氧樹脂和10公克的萘酚環氧樹脂。(d)65公克的酚醚固化劑。(e)0.6公克的咪唑固化催化劑。(f)3公克的烷胺類固化前添加劑。(g)0.5公克的硫醇基矽烷偶合劑和0.5公克的環氧基矽烷偶合劑(h)20公克非晶態之二氧化矽。
【比較實施例】
在比較實施例中，除了不包括固化前添加劑，黏著薄膜的製程依實施例1到6。
比較實施例1：建構一黏著薄膜(1) (a)400公克含一個羧基和羥基的彈性樹脂。(b)60公克具有一個雙酚A和雙酚F的薄膜形成樹脂。(c)60公克的甲酚醛環氧樹脂。(d)33公克的酚醛固化劑(phenol novolac curing agent)。(e)0.6公克的咪唑固化催化劑(imidazole curing catalyst)。(f)0.5公克的硫醇基矽烷偶合劑和0.5公克的環氧基矽烷偶合劑。(g)20公克非晶態之二氧化矽。
比較實施例2：建構一黏著薄膜(2) (a)400公克含一個羧基和羥基的彈性樹脂。(b)60公克含一個羧基和羥基的薄膜形成樹脂。(c)60公克的甲酚醛環氧樹脂。(d)40公克的酚醚固化劑。(e)0.1公克的咪唑固化催化劑。(f)1公克由環氧氯丙烷和methyloxylenediamine反應完的的環氧基添加劑，並可對含羧基的彈性體做固化前處理。(g)0.5公克的硫醇基矽烷偶合劑和0.5公克的環氧基矽烷偶合劑。(h)20公克非晶態之二氧化矽。
比較實施例3：建構一黏著薄膜(3) (a)400公克含一個羧基和羥基的彈性樹脂。(b)60公克含一個羧基和羥基的彈性樹脂。(c)60公克的甲酚醛環氧樹脂。(d)40公克的酚醚固化劑。(e)0.1公克的咪唑固化催化劑。(f)1公克由環氧氯丙烷和methyloxylenediamine反應完的環氧基添加劑，並可對含羧基的彈性體做固化前處理。(g)0.5公克的硫醇基矽烷偶合劑和0.5公克的環氧基矽烷偶合劑。(h)20公克非晶態之二氧化矽。
比較實施例4：建構一黏著薄膜(4) (a)300公克含有環氧基的彈性樹脂。(b)100公克含雙酚A與雙酚F的薄膜形成樹脂。(c)80公克的甲酚醛環氧樹脂和10公克的萘酚環氧樹脂。(d)36公克的多功能的固化劑。(e)0.6公克的咪唑固化催化劑。(f)0.5公克的硫醇基矽烷偶合劑和0.5公克的環氧基矽烷偶合劑。(g)20公克非晶態之二氧化矽。
比較實施例5：建構一黏著薄膜(5) (a)100公克含一個羧基和羥基的丙烯酸彈性樹脂和300公克的含環氧基的丙烯酸彈性體。(b)60公克含雙酚A與雙酚F的薄膜形成樹脂。(c)80公克的甲酚醛環氧樹脂和10公克的萘酚環氧樹脂。(d)65公克的酚醚固化劑。(e)0.6公克的咪唑固化催化劑。(f)0.5公克的硫醇基矽烷偶合劑和0.5公克的環氧基矽烷偶合劑。(g)20公克非晶態之二氧化矽。
比較實施例6：建構一黏著薄膜(6) (a)100公克含環氧基的丙烯酸彈性樹脂和300公克的含環氧基的丙烯酸彈性體。(b)60公克含雙酚A與雙酚F的薄膜形成樹脂。(c)80公克的甲酚醛環氧樹脂和10公克的萘酚環氧樹脂。(d)65公克的酚醚固化劑。(e)0.6公克的咪唑固化催化劑。(f)0.5公克的硫醇基矽烷偶合劑和0.5公克的環氧基矽烷偶合劑。(g)20公克非晶態之二氧化矽。
提升材料的性能 在實施例1到6與比較實施例1到6中，半導體封裝過程中製成黏著薄膜之材料其性能可依下面所述而有所提升，結果列於表1。為了近一步測定晶片挑選的成功率，須計算紫外光照射前後，黏著層和感壓黏著層之間180度時的剝落值，與黏著層和晶圓之間180度時的剝落值的不同。而此測定的結果列於表2。
(1)抗張強度：每層薄膜會放在室溫(25℃)一個小時，接著將樣本製成20公釐(mm)x50公釐(mm)大小，厚20微米狗骨頭(dog bone)的形狀進行抗張強度試驗。
(2)計算180度時的剝落值(黏著層和感壓黏著層之間)：為了測量黏著層和感壓黏著層之間的黏著力，每個薄膜會輾壓上切割薄膜，放置一小時，接著薄膜製成15公釐x70公釐大小的矩形進行180度剝落值的測試。
切割薄膜可藉由於100微米厚的聚烯烴薄膜(polyolefin film)上塗覆紫外光固化之感壓黏著層而製成。在紫外光固化前，切割薄膜的附著力為130荷重(gf)，固化後為60荷重。另外，使用含有不銹鋼成份的樣本(SUS304)，在固化前180度時的剝落值為0.0055 N/mm，固化後為0.0010 N/mm。
(3)計算180度剝落值(黏著層和晶圓之間)：為了測量黏著層和晶圓之間的黏著力，每個薄膜會輾壓上切割薄膜，放置一小時，接著在攝氏60度、0.2 MPa、每秒20公尺的速度，將25公釐x70公釐大，720微米厚的晶圓碾壓上去，接著測量180度剝落值。
切割薄膜可藉由於100微米厚的聚烯烴薄膜(polyolefin film)上塗覆紫外光固化之感壓黏著層而製成。在紫外光固化前，切割薄膜的附著力為130荷重(gf)，固化後為60荷重。另外，使用含有不銹鋼成份的樣本(SUS304)，在固化前180度時的剝落值為0.0055 N/mm，固化後為0.0010 N/mm。
(4)測量晶片剪力強度(shear strength)：720微米厚的晶圓依圖2所示切割成3公釐x3公釐大小，於攝氏60度輾壓至黏著薄膜上，除了單獨黏著薄膜的部份，切割所有輾壓到黏著薄膜的晶圓。接著，將另一720微米厚、10公釐x10公釐大小的晶圓放至攝氏120度的加熱板上，而沾了黏著薄膜的晶片則黏著其上，接著以1kgf的力量壓20秒，接著在攝氏125度、2小時和攝氏175度、2小時的條件下進行完全的固化。晶片剪力於攝氏250度、每秒鐘100微米的速度測試，結果如表2所示。
表1所附注：(a)紫外光照射前黏著層與感壓黏著層之間的180度剝離強度；(b)紫外光照射後黏著層與感壓黏著層之間的180度剝離強度；(c)晶圓與黏著層之間的180度剝離強度。
參考表1，在沒有加入固化前添加劑之實施例1到6中黏著薄膜的抗張強度，比有加入固化前添加劑之比較實施例1到6中的抗張強度，增加百分之60。再來，實施例1到6之黏著薄膜180度剝離強度相較於比較實施例1到6降低約百分之30。而此可知，實施例1到6因為添加了固化前添加劑而造成抗張強度的增加。近一步觀察，因為剪力強度並沒有因固化前添加劑而有明顯的改變，顯示實施例1到6具有良好的加工性。
為了使晶片挑選的過程更為完整，於紫外光照射後，晶圓與黏著層之間的黏著力應該要大於黏著層與感壓黏著層之間的黏著力。在實施例1到6中可看到，經由紫外光照射後，晶圓和黏著層之間180度剝離強度的差別與黏著層和感壓黏著層的差別來的大，由此可看出實施例1到6具有良好的挑選成功率。
表2所附注：(a)紫外光照射前黏著層/感壓黏著層的180度剝離強度；(b)紫外光照射後黏著層/感壓黏著層的180度剝離強度；(c)晶圓/黏著層的180度剝離強度。
如表1所示，實施例1到6之180度剝離強度較比較實施例1到6之180度剝離強度來的小，可看出晶圓與黏著層之間的黏著力稍微減少。然而於表2所示，在紫外光照射後，晶圓與黏著層間180度剝離強度跟黏著層與感壓黏著層間180度剝離強度的差別(c－b)，可用來作為挑選成功率的評估，實施例1到6的平均差別為0.00238，相較於比較實施例1到6的0.00162高出約百分之70。這些結果顯示，若依此專利所製成的黏著層，在半導體的製造過程中，可增加挑選的成功率。
以上所述，在半導體封裝的過程中，依本發明於黏著薄膜添加固化前添加劑，可增加黏著薄膜的抗張強度。再者，於半導體製造的過程中可增加其挑選成功率，可瞭解到此黏著薄膜可提供半導體封裝良好的可靠性與加工性。用來組成黏著薄膜之成分相較於一般的產品具有較高的抗張強度。依此專利所製成的黏著薄膜非常適合用來做為半導體封裝電子零件。
在此所示範的專利，雖然使用了特別的術語，但已使用較一般的描述做解釋且不影響原意。故此，可依此領域中一般的技術而瞭解以下所述之各種形式的專利而不離其意。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100．．．半導體晶圓
100a、105a、115a、120a．．．晶粒
101．．．晶粒薄膜
125．．．切割薄膜
105．．．介質黏著層
115．．．感壓黏著層
120．．．基膜
130．．．基板
圖1A與1B係為依本發明提供一半導體元件封裝方法之詳細過程。
圖2係為測量晶粒剪力強度技術之簡圖說明。
100．．．半導體晶圓
100a、105a、115a、120a．．．晶粒
101．．．晶粒薄膜
125．．．切割薄膜
105．．．介質黏著層
115．．．感壓黏著層
120．．．基膜
130．．．基板

Claims (18)

  1. 一黏著劑薄膜合成物，包含以下成分：一含有一個以上羥基、羧基、或環氧基之彈性樹脂；一具有攝氏負十度到正兩百度玻璃轉移溫度之薄膜形成樹脂，其中該薄膜形成樹脂包含一個或一個以上的酚樹脂或含苯氧基的樹脂，該薄膜形成樹脂並具有一個或一個以上的羥基、環氧基、苯氧基或烷基，且該薄膜形成樹脂平均分子量200到300,000道爾吞；一環氧樹脂；一酚類固化劑；一固化催化劑，包含一個或一個以上的三聚氰胺類型催化劑、咪唑類型催化劑、或三苯膦類型催化劑；一固化前添加劑包含一異氰酸類樹脂或一胺基樹脂，且相較於該酚類固化劑其固化較快；一矽烷偶合劑；以及一填充物，其中依該黏著劑薄膜合成物總重量來計算，所包含的每種成分的組成比例為：百分之5到75的該彈性樹脂；百分之10到60的該薄膜形成樹脂；百分之10到60的該環氧樹脂；百分之5到30的該酚類固化劑；百分之0.01到5的該固化催化劑；百分之0.01到30的該固化前添加劑； 百分之0.01到10的該矽烷偶合劑；百分之0.1到60的該填充劑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之黏著劑薄膜合成物，還包含有機溶劑。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之黏著劑薄膜合成物，其中其彈性樹脂的平均分子量為500到5,000,000道爾吞。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之黏著劑薄膜合成物，其彈性樹脂的平均分子量為500到5,000,000道爾吞。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之黏著劑薄膜合成物，還包含有機溶劑。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之黏著劑薄膜合成物，環氧樹脂包含一個或一個以上的雙酚環氧樹脂、酚醛環氧樹脂、鄰甲酚醛環氧樹脂、多功能環氧樹脂、胺環氧樹脂、雜環環氧樹脂、被替代的環氧樹脂或者萘酚環氧樹脂。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之黏著劑薄膜合成物，酚類固化劑包含一個或一個以上的酚醛樹脂、酚醚樹脂、丙二酚醛樹脂、甲酚醛樹脂。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之黏著劑薄膜合成物，還包含有機溶劑。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之黏著劑薄膜合成物，固化前添加劑包含異氰酸酯。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之黏著劑薄膜合成物，固化前添加劑包含一個或一個以上的下述所列之異氰酸酯：4,4’-二苯基甲烷二異氫酸酯、三氯乙烯二異氫酸酯、二甲苯二異 氫酸酯、4,4’-二苯醚二異氫酸酯、4,4’-[2,2-雙(4-苯氧基苯基丙酮)二異氫酸酯]、六亞甲基二異氰酸酯、4,4’-二環己基甲烷二異氰酸酯、2,4’-二環己基甲烷二異氰酸酯、2,2,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、二異氰酸異佛爾酮、離胺酸二異氰酸酯、環己基甲烷二異氰酸酯、1,6-六亞甲基二異氰酸酯、或由二異氰酸酯或三異氰酸酯與多元醇(polyol)反應後的產物。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之黏著劑薄膜合成物，固化前添加劑包含胺基。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之黏著劑薄膜合成物，固化前添加劑包含一個或一個以上之下述所列之胺類：二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙基胺基丙基胺、孟烯二胺、N-胺乙基對二氮己環、間二甲苯二胺、或異佛爾酮雙胺。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之黏著劑薄膜合成物，矽烷偶合劑包含一個或一個以上的含胺矽烷、含環氧基矽烷或含硫醇基矽烷。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之黏著劑薄膜合成物，填充物為球狀或非固定形狀之無機填充物質，成分為金屬或無金屬物質，大小介於5奈米(nm)到20微米(μm)。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之黏著劑薄膜合成物，該黏著劑薄膜合成物還包含離子淨化劑，而此離子淨化劑包含一個或一個以上的三嗪硫醇化合物、鋯化合物、銻鉍化合物或鎂鋁化合物。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之黏著劑薄膜合成物，依該黏著劑薄膜合成物的總重量計算，離子淨化劑佔總成份的重量百分比0.1到5。
  17. 一切割黏著晶粒薄膜，其組成包含：一基膜；一黏著層(感壓黏著層)；一黏著薄膜，前述黏著層將會處於前述基膜與該黏著薄膜之間；該黏著薄膜包含以下組成：一含有一個以上羥基、羧基、或環氧基之彈性樹脂；一具有攝氏負十度到正兩百度玻璃轉移溫度之薄膜形成樹脂，其中該薄膜形成樹脂包含一個或一個以上的酚樹脂或含苯氧基的樹脂，該薄膜形成樹脂並具有一個或一個以上的羥基、環氧基、苯氧基或烷基，且該薄膜形成樹脂平均分子量200到300,000道爾吞；環氧樹脂；酚類固化劑；固化催化劑，包含一個或一個以上的三聚氰胺類型催化劑、咪唑類型催化劑、或三苯膦類型催化劑；固化前添加劑包含一異氰酸類樹脂或一胺基樹脂，且相較於該酚類固化劑其固化較快；矽烷偶合劑和；填充物，其中依該黏著劑薄膜合成物總重量來計算，所包含的每種成分的組成比例為： 百分之5到75的該彈性樹脂；百分之10到60的該薄膜形成樹脂；百分之10到60的該環氧樹脂；百分之5到30的該酚類固化劑；百分之0.01到5的該固化催化劑；百分之0.01到30的該固化前添加劑；百分之0.01到10的該矽烷偶合劑；百分之0.1到60的該填充劑。
  18. 一半導體封裝，包含：一半導體元件；一黏著薄膜；一基板，前述黏著薄膜位於前述半導體元件與該基板之間；該黏著薄膜包含以下組成：一含有一個以上羥基、羧基、或環氧基之彈性樹脂；一具有攝氏負十度到正兩百度玻璃轉移溫度之薄膜形成樹脂，其中該薄膜形成樹脂包含一個或一個以上的酚樹脂或含苯氧基的樹脂，該薄膜形成樹脂並具有一個或一個以上的羥基、環氧基、苯氧基或烷基，且該薄膜形成樹脂平均分子量200到300,000道爾吞；環氧樹脂；酚類固化劑；固化催化劑，包含一個或一個以上的三聚氰胺類型催化劑、咪唑類型催化劑、或三苯膦類型催化劑；固化前添加劑包含一異氰酸類樹脂或一胺基樹脂，且相較於 該酚類固化劑其固化較快；矽烷偶合劑和；填充物，其中依該黏著劑薄膜合成物總重量來計算，所包含的每種成分的組成比例為：百分之5到75的該彈性樹脂；百分之10到60的該薄膜形成樹脂；百分之10到60的該環氧樹脂；百分之5到30的該酚類固化劑；百分之0.01到5的該固化催化劑；百分之0.01到30的該固化前添加劑；百分之0.01到10的該矽烷偶合劑；百分之0.1到60的該填充劑。
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